雙相不銹鋼的應用

時(shí)間：2019-01-22

　　所謂雙相不銹鋼是在其固淬組織中鐵素體相與奧氏體相各占一半，一般少相的含量也許要達到30%。雙相不銹鋼是在18-8奧氏體不銹鋼的基礎上，提高Cr含量或者加入其他鐵素體元素形成的，使鋼具有奧氏體加鐵素體雙向組織，又節約了Ni合金。

　　由于雙向不銹鋼兩相組織的特點(diǎn)，通過(guò)正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)。雙相不銹鋼由于奧氏體的存在降低了高Cr體素體鋼的脆性和晶體長(cháng)大的傾向性，又保持其優(yōu)良的韌性和焊接性能。而鐵素體的存在又提高了奧氏體的屈服強度、抗晶間腐蝕的能力和耐氯化物應力腐蝕能力。

　　一、雙相不銹鋼的性能

　　(一)雙相不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)

　　1、與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：

　　(1)屈服強度比普通奧氏體不銹鋼高一倍多，且具有成型需要的足夠的塑韌性。采用雙相不銹鋼制造儲罐或壓力容器的壁厚要比常用的奧氏體減少30­50%，有利于降低成本。

　　(2)具有優(yōu)異的耐應力腐蝕破裂的能力，即使是含合金量低的雙相不銹鋼也有比奧氏體不銹鋼更高的耐應力腐蝕破裂的能力，尤其在含氯離子的環(huán)境中。應力腐蝕是普通奧氏體不銹鋼難以解決的突出問(wèn)題。

　　(3)在許多介質(zhì)中應用普遍的2205雙相不銹鋼的耐腐蝕性?xún)?yōu)于普通的316L奧氏體不銹鋼，而雙相不銹鋼具有極高的耐腐蝕性，在一些介質(zhì)中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奧氏體不銹鋼，乃至耐蝕合金。

　　(4)具有良好的耐局部腐蝕性能，與合金含量相當的奧氏體不銹鋼相比，它的耐磨損腐蝕和疲勞腐蝕性能都優(yōu)于奧氏體不銹鋼。

　　(5)比奧氏體不銹鋼的線(xiàn)膨脹系數低，和碳鋼接近，適合與碳鋼連接，具有重要的工程意義，如生產(chǎn)復合板或襯里等。

　　(6)不論在動(dòng)載或靜載條件下，雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼具有更高的能量吸收能力，這對結構件應付突發(fā)事故如沖撞、爆炸等，雙相不銹鋼優(yōu)勢明顯，有實(shí)際應用價(jià)值。

　　2、與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢如下：

　　(1)綜合力學(xué)性能比鐵素體不銹鋼好，尤其是塑韌性，不象鐵素體不銹鋼那樣對脆性敏感。

　　(2)除耐應力腐蝕性能外，其他耐局部腐蝕性能都優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

　　(3)雙相不銹鋼的冷加工工藝性能和冷成型性能遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼。

　　(4)焊接性能也遠優(yōu)于鐵素體不銹鋼，一般焊前不需預熱，焊后不需熱處理。

　　(5)應用范圍較鐵素體不銹鋼寬。

　　(二)雙相不銹鋼的缺點(diǎn)

　　1、與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢有：

　　(1)應用的普遍性與多面性不如奧氏體不銹鋼，耐熱性較低，其使用溫度須控制在300℃以下。

　　(2)其塑韌性較奧氏體不銹鋼低，冷加工比奧氏體不銹鋼的加工硬化效應大，在管、板承受變形初期，需要施加較大的力才能變形，使管、板產(chǎn)生的內應力大。含25%Cr的雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼熱加工困難。

　　(3)存在中溫脆性區，需要嚴格控制熱處理和焊接的工藝制度，以避免有害相的出現，損害性能。

　　2、與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的弱勢如下：合金元素含量高，價(jià)格相對高，一般鐵素體不含鎳。

　　二、雙相不銹鋼的分類(lèi)和牌號

　　到目前為止，雙相不銹鋼的發(fā)展經(jīng)歷了三代，目前世界各國均有其牌號。典型的雙相不銹鋼可分為四類(lèi)：

　　一類(lèi)屬低合金型，代表牌號是UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N)，鋼中不含鉬，耐點(diǎn)蝕當量PRE值為24～25，在耐應力腐蝕方面可代替AISI304(0Cr18Ni9)或316(OCr17Ni12Mo2)使用。

　　二類(lèi)屬中合金型，代表牌號是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N)，PRE值為32～33，它的耐蝕性能介于A(yíng)ISI316L(OOCr17Ni14Mo2)和6%Mo+N奧氏體不銹鋼之間。

　　三類(lèi)屬高合金型，一般含25%Cr，還含有鉬和氮，有的還含有銅和鎢，標準牌號有UNS S32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N)，PRE值為38～39，這類(lèi)鋼的耐蝕性能高于22%Cr的雙相不銹鋼。

　　四類(lèi)屬雙相不銹鋼型，含高鉬和氮，標準牌號有UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N)，有的也含鎢和銅，PRE值大于40，可適用于苛刻的介質(zhì)條件，具有良好的耐蝕與力學(xué)綜合性能，可與奧氏體不銹鋼相媲美。

　　三、雙相不銹鋼的應用

　　雙相不銹鋼以其獨具的優(yōu)勢廣泛用于各領(lǐng)域：

　　紙漿和造紙工業(yè)：紙漿和造紙工業(yè)是使用雙相不銹鋼的加工工業(yè)。使用雙相不銹鋼代替304和316奧氏體不銹鋼制成的硫酸和亞硫酸蒸煮鍋，提高了蒸鍋的耐腐蝕能力和強度，同時(shí)壁厚減少很多，降低了蒸鍋的總重量。

　　化學(xué)加工業(yè)：化學(xué)加工業(yè)所涉及的范圍非常廣，工況也較為復雜。保存工業(yè)濕法磷酸的儲槽，通常用316L或317L型奧氏不銹鋼來(lái)制造，但壁很厚。采用雙相不銹鋼2205，強度幾乎高出316L和317L一倍，且能減少壁厚，從而減少儲槽的重要和費用。同時(shí)，在工業(yè)硫酸環(huán)境中，特別是在含有氯離子存在的情況下，2205的耐局部腐蝕能力比奧氏體不銹鋼更好。

　　食品和飲料工業(yè)：食品和飲料工業(yè)生產(chǎn)一般在含氯離子的熱溶液中進(jìn)行加工。雙相不銹鋼在耐應力腐蝕破裂方面具有獨特的優(yōu)勢。因此，根據使用環(huán)境的不同，可選用不同雙相不銹鋼，但在總費用上也比奧氏體不銹鋼占優(yōu)勢。

　　運輸業(yè)：由于雙相不銹鋼的高強度和優(yōu)良的耐腐蝕性能，使其在用于制作化學(xué)品船時(shí)，有很大的優(yōu)勢。減輕了船的重要，降低了燃料的消耗，在這方面，使用的是22%鉻型雙相不銹鋼。同時(shí)可滿(mǎn)足所載貨物需要材料的耐腐蝕性能。

　　建筑業(yè)：在沿海地區，空氣中充滿(mǎn)了從海水蒸發(fā)出來(lái)的海洋大氣，其中氯離子濃度要比內陸的空氣高得多，因此，需要耐海水腐蝕的材料。而雙相不銹鋼的耐腐蝕正具有這一優(yōu)勢，同時(shí)，它的高強度還可減輕重量。目前，有許多海上石油平臺均采用雙相不銹鋼來(lái)制造防爆墻。

　　石油化工工業(yè)：石油化工和化學(xué)工業(yè)腐蝕環(huán)境的特征是反應溫度較高，介質(zhì)中常含有高濃度或中等濃度的氯化物，容易誘發(fā)不銹鋼的應力腐蝕斷裂。因此，這一領(lǐng)域中不僅需要雙相不銹鋼，更多的還要使用雙相不銹鋼。

　　煉油工業(yè)是使用雙相不銹鋼較多的領(lǐng)域之一，主要用在常減壓蒸餾、催化裂化加氫脫硫等裝置，國內外都有使用。另外，雙相不銹鋼在酸性氣和油的生產(chǎn)中用量逐漸增多，主要用作生產(chǎn)管襯里、岸上和近海的管道系統以及熱交換器。

　　此外，雙相不銹鋼還成功地應用在廢水處理?yè)Q熱器、熱水管、熱水器中。

　　四、結語(yǔ)

　　雙相不銹鋼經(jīng)過(guò)三代的發(fā)展和完善，從生產(chǎn)、加工制造及應用來(lái)看，在一些用途上取代了奧氏體不銹鋼。它以其優(yōu)越的力學(xué)與耐腐蝕綜合性能贏(yíng)得了使用者的青睞，已成為既節省重量又節省投資的優(yōu)良的耐蝕工程材料。近年隨著(zhù)雙相不銹鋼的步入市場(chǎng)，為擴大雙相不銹鋼的選用和新鋼種的開(kāi)發(fā)進(jìn)一步創(chuàng )造了條件。
 

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